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Economia dello spazio sostenibile e cambiamento climatico

di - 23 Maggio 2022
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Il testo che segue è complementare al contributo L’economia dello spazio: una introduzione (Link). Entrambi riproducono le lezioni tenute ad aprile da Pierluigi Ciocca e Ignazio Musu nel ciclo rivolto agli studenti delle Scuole Secondarie di secondo grado sui temi dello spazio. Il ciclo è stato promosso dalla Fondazione Leonardo con l’Accademia dei Lincei e l’Istituto Nazionale di astrofisica. ApertaContrada rinnova il suo grazie alla prof.ssa Grazia Sanna per l’aggiornamento sui profili giuridici dello spazio.

Una economia dello spazio sostenibile.
Lo spazio può essere infinito, ma la parte dello spazio intorno alla Terra utilizzabile per attività che forniscono benefici economici agli esseri umani è limitato; ha una altezza di circa duemila chilomentri (Low Earth Orbit, LEO).
L’utilizzo di questo pur limitato spazio è andato notevolmente crescendo negli ultimi anni per le attività economiche non solo dei governi, e non solo militari, ma sempre di più da parte di privati.
Questo è stato possibile grazie agli sviluppi delle tecnologie digitali e delle applicazioni dell’intelligenza artificiale che stanno sempre più caratterizzando lo sviluppo delle diverse economie.
Secondo la Commissione delle Nazioni Unite sugli Usi Pacifici dello Spazio (Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, COPUOS), la sostenibilità dello spazio viene definita come la capacità di mantenere attività nello spazio in un futuro indefinito in modo che: a) venga garantito un equo accesso ai benefici dell’esplorazione spaziale per scopi pacifici; b) il venire incontro ai bisogni della generazione presente non comprometta l’utilizzo dello spazio per le generazioni future.
Il Trattato sullo Spazio Extra-atmosferico (sottoscritto nel 1967 da Stati Uniti, Regno Unito e Unione Sovietica e al quale oggi aderiscono più di cento governi) stabilisce la libertà di esplorazione e di utilizzo dello spazio a beneficio di tutti i paesi, senza però appropriarsene.
Questo significa che le orbite terrestri e lo spettro elettromagnetico sono considerati «risorse a proprietà comune».
Definire lo spazio come risorsa a proprietà comune implica che si tratta di una risorsa che ha due caratteristiche.
La prima caratteristica è la «non escludibilità», che significa che nessun utilizzatore può stabilire un controllo esclusivo sulla risorsa.
La seconda caratteristica è la «rivalità», che significa che l’utilizzo dello spazio a parte di un agente sottrae lo spazio utilizzabile da altri agenti.
Gli economisti hanno ampiamente dimostrato, sia a livello teorico sia a livello empirico, che per la gestione delle risorse a proprietà comune i meccanismi di mercato sono altamente imperfetti, quando non completamente assenti.
Sono quindi necessarie regole e istituzioni comuni per garantire un uso sostenibile dello spazio come risorsa a proprietà comune.

Minacce alla sostenibilità dello spazio: satelliti e detriti.
Un esempio importante dell’uso economico dello spazio da parte dell’uomo sono le migliaia di satelliti che orbitano intorno alla Terra.
Questi satelliti forniscono benefici economici, sociali, strategici e scientifici non solo a intere nazioni, ma anche a milioni, se non miliardi, di singoli individui in tutto il mondo.
L’aumento dei satelliti lanciati nello spazio è inequivocabile.
Nel 1970 il 65% dei satelliti in orbita erano militari, il 30% erano stati lanciati dai governi per scopi civili, il 5% erano satelliti per usi commerciali.
Nel 2010 la percentuale di satelliti militari era ridotta al 20%, sono rimasti al 30% quelli lanciati dai governi per scopi civili, i satelliti per usi commerciali sono saliti al 30%; il 20% sono per usi privati amatoriali o per ricerca.
Gli sviluppi delle tecnologie digitali e delle applicazioni dell’intelligenza artificiale hanno reso possibile, a costi sempre più bassi e con rendimenti attesi sempre più elevati, il lancio di satelliti di dimensioni sempre più piccole («cubesats»).
Questi piccoli satelliti sono utilizzati per attività di telecomunicazione e per potenziare le iniziative commerciali.
Le previsioni sono che il numero di questi satelliti potrà raddoppiare se non triplicare nei prossimi cinque anni.
Una minaccia alla sostenibilità dello spazio è costituita dall’utilizzo dello spettro elettromagnetico nelle comunicazioni tra oggetti nello spazio e tra lo spazio e la Terra.
Ci sono preoccupazioni crescenti per le interferenze tra le reti e le orbite sempre più congestionate degli oggetti nello spazio, determinate dallo sviluppo di tecnologie sempre più avanzate di telecomunicazione.
Ma la minaccia più seria alla sostenibilità dello spazio è l’accumulazione crescente di detriti rilasciati nelle orbite spaziali intorno alla Terra.
Questa minaccia si collega ovviamente al numero sempre crescente di oggetti che vengono lanciati nello spazio.
Le migliaia di satelliti che sono in orbita nella Low Earth Orbit condividono le loro orbite con più di 20.000 pezzi di rifiuti spaziali di lunghezza superiore a 10 cm., con un peso complessivo di circa 10.000 tonnellate.
Si tratta di pezzi di missili, pezzi di satelliti non più in esercizio, oggetti e frammenti non identificati, che viaggiano a una velocità di molti km. al secondo e possono collidere portando alla distruzione dei satelliti in operatività.
Questo senza tener conto del quasi un milione di frammenti tra 1 e 10 cm.; e del più di cento milioni di frammenti inferiori a 1 cm.

Le previsioni sono che la quantità di detriti aumenterà di 1,5 volte per i detriti di lunghezza superiore ai 20 cm., di 3 volte per quelli tra i 10 e i 10 cm., e fino a 30 volte per quelli inferiori a 10 cm..
Nel 2007, un satellite cinese colpito da un missile ha creato circa 3 mila pezzi di detriti più grandi di 10 cm. e intorno a 15 mila pezzi più piccoli che hanno continuato a rimanere in orbita tra 300 e 2000 km. di altezza.
Nel 2009 una collisione tra due satelliti americani ha creato 2000 detriti in orbita a 800 km. di altezza.
Il problema dei detriti in orbita è un tipico problema globale che richiede la collaborazione tra le varie nazioni per garantire la sostenibilità dell’economia dello spazio.

Iniziative internazionali per una economia dello spazio sostenibile.
La comunità internazionale ha cominciato a occuparsi del problema della contaminazione dello spazio alla metà degli anni 1950 con lo United Nations Committee on the Peaceful Uses of Outer Space (COPUOS).
Nel 1958 l’organizzazione non governativa International Council for Scientific Unions (ICSU) ha promosso il Committee on Space Research (COSPAR).
Nel 1963 l’Assemblea Generale delle Nazioni Unite ha adottato l’Outer Space Treaty nel quale le parti si impegnano a evitare una contaminazione dannosa dello spazio e dei corpi celesti.
Da questo trattato, nel 1972, è scaturita la Convenzione sulle responsabilità per i danni causati da oggetti nello spazio nota come Space Liability Convention.
Recentemente è stato lanciato lo Space Sustainability Rating (SSR) che si occupa di sostenibilità della economia dello spazio, da World Economic Forum, dalla European Space Agency (ESA), dal Massachussetts Institute of Technology (MIT), con il supporto dell’Università del Texas a Austin e della società Bryce Tech; un centro dell’Istituto di Tecnologia di Losanna (EPFL) dovrà guidarne la realizzazione.
Il compito dello SSR è quello di valutare la sostenibilità delle iniziative degli operatori nello spazio intorno alla Terra utilizzando le tecnologie più avanzate e proporre gli incentivi più adatti per tale sostenibilità, anche mediante la costruzione di standard appropriati.
Una collaborazione internazionale è urgente e necessaria per affrontare il problema della eliminazione dei detriti spaziali; gli scienziati hanno elaborato molte tecniche a questo fine.
Sono stati proposti meccanismi di cattura (come reti, bracci e tentacoli robotici), o di rimozione (come cavi elettrodinamici che rallentano la velocità e riportano l’orbita dell’oggetto sempre più vicino alla Terra facilitandone la distruzione), o di distruzione diretta (ad esempio, mediante raggi laser inviati da piccole stazioncine spaziali).
L’utilizzo delle applicazioni dell’intelligenza artificiale, come il “deep learining”, aiutano a stimare le posizioni dei detriti da rimuovere; cosa molto importante visto che vi sono detriti che viaggiano nello spazio senza essere visti.
L’Agenzia Spaziale Europea ha lanciato un progetto di quasi 90 milioni di euro, ClearSpace, che prevede il lancio della prima missione operativa per il 2025.

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